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Die Studie, die unter galaktischem Staub späht, zeigt Strahlung im Zentrum der Milchstraße

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Dank 20 Jahren einheimischer galaktischer Daten haben Astronomen an der Universität von Wisconsin-Madison, UW-Whitewater und der Embry-Riddle Aeronautical University endlich herausgefunden, wie viel Energie das Zentrum der Milchstraße durchdringt.

Die Forscher sagen, es könnte eines Tages Astronomen helfen, herauszufinden, woher all diese Energie kommt. Das Verständnis der Strahlungsquelle könnte nicht nur die Natur der Milchstraße erklären, sondern auch die unzähligen anderen, die ihr ähneln.

Der UW-Madison-Astronomiestudent Dhanesh Krishnarao, der UW-Whitewater-Professor für Astronomie Bob Benjamin und der Embry-Riddle-Professor für Astronomie Matt Haffner schreiben am 3. Juli in der Zeitschrift Science Advances, dass das Zentrum der Milchstraße einen Mittelweg der galaktischen Strahlung einnimmt bekannt als LINER-Galaxie.

Die Forscher verwendeten das Wisconsin H-alpha Mapper (WHAM) -Teleskop, um die Emission von sichtbarem Licht von Wasserstoff in einem scheibenförmigen Bereich zu messen, der unter der rot hervorgehobenen Ebene der Milchstraße geneigt ist. Dhanesh Krishnarao / Milchstraße Bild von Axel Mellinger

In vielerlei Hinsicht gehört die Milchstraße zu den mysteriösesten Galaxien. Obwohl wir es zu Hause nennen, ist unser Blick auf das dichte und aktive Zentrum der Galaxie durch riesige Staubwolken blockiert. In Zusammenarbeit mit dem Wisconsin H-Alpha Mapper-Teleskop (WHAM) stießen die Forscher jedoch kürzlich auf einen zufälligen Weg, um mehr über die Energie im Zentrum der Milchstraße zu erfahren.

Vor einigen Jahren überprüfte Benjamin die von WHAM gesammelten Informationen über ionisiertes Wasserstoffgas in der gesamten Galaxie im Wert von zwei Jahrzehnten. Ionisiertes Gas hat genug Energie absorbiert, um seine Elektronen zu entfernen, und es gibt einen roten Farbton ab, den Teleskope erfassen können.

Er bemerkte eine Anomalie. In einer Blase, die unter dem dunklen Staub zum Zentrum der Galaxie ragte, bewegte sich ein Teil des Gases in Richtung Erde, als dies nicht möglich gewesen wäre.

“Das ergab keinen Sinn, weil die galaktische Rotation das nicht erzeugen kann”, sagt Benjamin.

Das fehlerhafte Gas bat nicht nur um Erklärung, sondern bot auch die Gelegenheit, die Energie zu verstehen, die das galaktische Zentrum durchdringt. Da sich die Gasblase von den schwersten Staubwolken weg erstreckte, konnten die Forscher weiter in Richtung des galaktischen Zentrums sehen, als dies normalerweise möglich ist. Wenn sie messen, wie viel Gas ionisiert wurde, können sie feststellen, wie viel Strahlung im galaktischen Zentrum vorhanden war.

Also richtete Krishnarao WHAM genau auf diese hervorstehende Blase, um zusätzliche Informationen über den dort befindlichen ionisierten Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff zu sammeln. Dann wandte er sich einem 40 Jahre alten Modell von galaktischem Gas zu, das ihm helfen könnte, seine Daten zu erklären.

Das Modell versuchte, das Ausmaß des neutralen oder nichtionisierten Gases in der hervorstehenden Blase zu erklären. Krishnarao verfeinerte zuerst die Vorhersage des Modells der Form des Gases und passte sie dann an, um auch ionisiertes Gas zu berücksichtigen.

Durch die Kombination der Rohdaten von WHAM mit dem aktualisierten Modell konnten die Astronomen die dreidimensionale Größe, Position und Zusammensetzung des ionisierten Gases abschätzen. Die Ergebnisse zeigten, dass eine große Menge ionisierten Gases das Zentrum der Milchstraße durchdrang, die noch nie zuvor gesehen worden war.

“Es war überraschend für uns, weil wir bisher nur über das neutrale Gas Bescheid wussten”, sagt Benjamin. “Aber im Vergleich zu anderen Galaxien, die wir beobachtet haben, sah die Menge an ionisiertem Gas ziemlich normal aus.”

Krishnaraos Team bemerkte auch, dass sich die Zusammensetzung des ionisierten Gases – und damit die Art der Strahlung, die es erzeugt – ändert, wenn Sie sich vom Zentrum der Galaxie entfernen.

“Das sagt uns, dass das, was genau im Kern unserer Galaxie passiert, ganz in der Nähe dieses zentralen supermassiven Schwarzen Lochs, anders ist als das, was etwas weiter entfernt passiert”, sagt Krishnarao.

In Zusammenarbeit mit dem Wisconsin H-Alpha Mapper-Teleskop (WHAM) stießen die Forscher kürzlich auf einen zufälligen Weg, um mehr über die Energie im Zentrum der Milchstraße zu erfahren.

Die Gesamtstrahlung im galaktischen Zentrum ordnet es in eine Kategorie ein, die als LINER bekannt ist. Ungefähr ein Drittel aller Galaxien, die wir sehen können, sind LINER. Es ist ein Sammelbegriff für Galaxien mit mehr Strahlung im Zentrum im Vergleich zu Galaxien, die von der Sternentstehung dominiert werden, aber weniger Strahlung als die, die von den galaktischen Motoren massenfressender supermassiver Schwarzer Löcher erzeugt wird, die als aktive galaktische Kerne bekannt sind. Nicht zu viel und nicht zu wenig spielt die Milchstraße die Rolle der Goldlöckchen der galaktischen Strahlung.

Die Forscher konnten auch die ungewöhnliche Flugbahn des Gases erklären. Die dreidimensionale Position des Gases zeigte, dass es sich aufgrund der elliptischen Rotation des Balkens der Milchstraße auf einer Umlaufbahn in Richtung Erde befand.

Die Strahlungsquelle in LINER-Galaxien bleibt jedoch ein Rätsel. Jetzt, da bekannt ist, dass die Milchstraße in diese Kategorie fällt, bietet sie die Möglichkeit, Strahlungsquellen aus nächster Nähe zu beobachten, um herauszufinden, was all diese Energie erzeugt.

Krishnarao untersucht nun, ob gesperrte Spiralgalaxien wie unsere dazu neigen, LINER zu sein, und was diese Assoziation erklären könnte. Die Antworten werden dazu beitragen, die im gesamten Universum verbreiteten Schwesterspiralengalaxien der Milchstraße zu verstehen und uns ein tieferes Verständnis unserer galaktischen Heimat zu vermitteln.

Diese Arbeit wurde teilweise von der National Science Foundation für WHAM-Entwicklung, Betrieb und wissenschaftliche Aktivitäten unterstützt, einschließlich der Zuschüsse AST-0607512, AST-1108911 und AST-1714472/1715623; NASA-Zuschuss NNX17AJ27G; und IDEX Paris-Saclay gewähren ANR-11-IDEX-0003-02.

/Öffentliche Freigabe. Vollständige Ansicht hier.

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